在轨运行过程中, 受空间热环境的影响, 星敏感器的安装矩阵具有轨道周期变化的特征。为了校准卫星结构变形导致的星敏感器之间安装矩阵变化, 提出了一种基于四元数自适应卡尔曼滤波(quaternion Adaptive Kalman Filter, q-AKF)的安装矩阵在轨实时校准方法。该方法结合衰减记忆滤波与简化的Sage_Husa自适应滤波, 通过自适应调整衰减因子, 调节当前量测值在滤波过程中的权重, 以抑制因模型参数不准确造成的滤波性能下降甚至发散问题。仿真试验结果与在轨数据验证结果表明: q-AKF算法不但可以抑制参数不准确造成的滤波发散问题, 而且在0~5 (°)/s的姿态机动速率范围内, 仍能稳定跟踪安装矩阵的真值(偏差均值的绝对值<0.15″), 具有良好的自适应性与鲁棒性。

提出了一种基于姿态关联帧的星敏感器标定方法,该方法通过外场天文观测即可实现标定。首先,利用与星敏感器捷联安装的陀螺组合体提供的高精度角度信息,实现了多帧星图的关联叠加,然后构建多帧星图之间恒星与像点的成像映射模型,最后采用最小二乘法实现了星敏感器内参数的全局优化。仿真结果表明,相比基于星角距的标定方法,所提方法标定精度更高、稳健性更佳,且能同时标定出星敏感器相对陀螺组合体的安装矩阵,因此其适用于船载和机载惯性/天文组合导航系统的参数标定。

为简化船载星敏感器安装矩阵标定步骤，提高星敏感器安装矩阵标定精度，提出了一种根据星敏感器测量信息和惯导系统输出信息对星敏感器安装矩阵进行动态标定的方法，将星敏感器安装矩阵的标定过程分解为粗标定和精标定两步。粗标定过程不考虑蒙气差影响，精标定过程根据粗安装矩阵和蒙气差修正模型对星敏感器测量信息进行修正，消除蒙气差影响，实现船载星敏感器安装矩阵的精确动态标定。实验结果表明，该方法经过两次迭代即可得到精确标定结果，不同时段实验结果表明该方法的一致性较好，星敏感器利用安装矩阵标定结果解算的船体姿态数据与惯导数据对比结果表明该方法是正确的。

提出了一种基于双星敏感器的船体姿态测量系统。本系统采用两台大视场高精度CCD星敏感器, 一台指向船艉, 一台指向左舷, 组合定姿达到提高横摇角测量精度的目的。选用TH7888A作为CCD传感器, 成像后经实时图像处理器提取星点目标位置、灰度信息传给数据处理计算机, 通过星图识别、姿态确定获取地心惯性坐标系下视轴指向, 经岁差、章动、极移、船位、蒙气差等修正, 获得惯导地平系下姿态矩阵。依据标定的星敏感器与甲板坐标系安装矩阵, 解算船体姿态角, 将两台星敏感器解算的姿态角进行融合, 达到获取三个高精度船体姿态角的目的。实验表明, 该系统航向、纵摇及横摇测角精度分别达到8.46″、7.16″及5.11″, 测量精度高、自主性强且能不随时间漂移。